JP5963149B2 - ニードル弁制御システムおよび燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明はニードル弁制御システムおよび燃料電池システムに関する。

流体（例えば、空気等）の流量を精度良くに調整するのに、ニードル弁を使用する場合がある。このようなニードル弁の特性は、ニードル弁の個体差等に左右される。

そこで、個々のデバイスの特性を示す情報を情報記憶媒体に記憶させて、ニードル弁の個体差に起因するデバイス個々の特性のばらつきを低減することを意図した技術がすでに提案されている（例えば 特許文献１参照）。

特開２０００−２２０５０８号公報

しかし、特許文献１は、ニードル弁の開度を制御することは記載されていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来に比べ、ニードル弁の開度を精度良く制御できるニードル弁制御システムを提供することを目的とする。また、このようなニードル弁による流体流量の調整が行われる燃料電池システムを提供することも目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のニードル弁制御システムは、駆動器と、
前記駆動器の駆動力が付与されるニードルと、前記ニードルの先端を挿入する穴が形成されたオリフィスとを備えるニードル弁と、
前記ニードル弁の開度と前記流体流量とを対応付けて記憶する情報記憶媒体と、
前記ニードルの開度を制御する制御器と、を備え、
前記情報記憶媒体は、前記流体流量が異なる場合における、前記流体流量と前記ニードル弁の開度との間の対応関係をそれぞれ記憶し、
前記制御器は、前記複数の対応関係から導かれる、前記流体流量と前記ニードルの開度との相関関数に従って、前記ニードル弁の開度を制御する。

かかる構成により、本発明のニードル弁制御システムは、従来に比べ、ニードル弁の開度を精度良く制御できる。

本発明のニードル弁制御システムは、従来に比べ、ニードル弁の開度を精度良く制御できる。

図１は、ニードル弁の一例を示した断面図である。 図２は、ニードル弁の検査システムの一例を示した図である。 図３は、ニードル弁の検査の一例を示したフロー図である。 図４は、空気流量とニードル弁の補正量との間の対応関係から導かれる、空気流量とニードル弁の補正量との相関関数の一例を説明するための図である。 図５は、実施の形態１のニードル弁制御システムを備える発電装置の一例を示した図である。 図６は、ニードル弁制御システムによるニードル弁の開度制御の一例を示したフロー図である。 図７は、実施の形態１のニードル弁制御システムを備える燃料電池システムの一例を示した図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態１、２によって限定されない。
（実施の形態１）
[本実施の形態の基礎となった知見]
実施の形態１の具体的な構成及び動作を説明する前に、ニードル弁５の機械的な個体差について、本件発明者等が直目した事項を説明する。

まず、ニードル弁５の一構成例について図１を参照しながら説明する。

図１は、ニードル弁の一例を示した断面図である。

図１に示すように、ニードル弁５は、ステッピングモータ等の駆動器５６の駆動力が付与される棒状のニードル５１と、このニードル５１と対をなしているオリフィス５３とを備える。オリフィス５３は、ニードル５１の先端を挿入する穴５２が形成されている。また、ニードル５１は、Ｏリング５５を介してブロック５４に螺着されている。

ニードル５１が、駆動器５６の駆動力を用いてブロック５４のネジ山に沿って回転すると、ニードル５１は上下に動く。一方、ニードル５１の先端は、テーパ状に加工されており、駆動器５６の駆動力に基づいて穴５２内に挿入される。このとき、ニードル５１の回転に応じて、ニードル弁５の操作量（例えば、開度）が調整される。なお、ニードル弁５の開度は、例えば、穴５２を平面視した場合の穴５２における流体通過面積率（％）に対応するものとし、ニードル弁５の全閉状態（流体通過面積率がゼロ％）からニードル弁５の全開状態（流体通過面積率が１００％）まで、ニードル弁５の開度を連続的に制御できる。

以上により、ニードル弁５は、流入側から入る流体の流量を微量調整し、流出側から適量の流体を送出できる。

ここで、ニードル弁５の個体差の一要因として、本件発明者等は、以下のようなニードル５１の加工精度に着目している。

図１に示すように、ニードル弁５は、ニードル５１の先端が、針の如く尖った円錐形をしており、流体流量の微量な調整を可能になっている。ところが、ニードル５１の加工精度には一定の限界があるので、ニードル５１の先端を必ずしも所望の形状に加工できない場合がある。例えば、図１の二点鎖線ライン１０２に示す如く、ニードル５１の先端の円錐面が、浪打ように偏倚する場合がある。また、ニードル５１の先端点１００と、ニードル５１の回転中心１０１と、が、一致しない場合もある。

このようなニードル弁５の機械的な個体差では、ニードル弁５の個体差の補正に用いる量（以下、「ニードル弁５の補正量」と略す場合がある）は、予め設定される基準操作量に対して一定のオフセット値とはならず、ニードル弁５の開度に依存して、基準操作量からプラス側にシフトする可能性もマイナス側にシフトする可能性もある。

従って、本件発明者等は、ニードル弁５の補正量の適切な設定には、ニードル弁５の開度と流体流量との間の対応関係を複数個取る以下の検査を行い、これらの複数の対応関係から導かれる、ニードル弁５の開度と流体流量の相関関数を知る必要があると判断した。

[ニードル弁の検査法]
図２は、ニードル弁の検査システムの一例を示した図である。図３は、ニードル弁の検査の一例を示したフロー図である。

なお、本例では、ニードル弁５を用いて空気流量の微量な調整を行う場合のニードル弁５の検査を例示しているが、流体の種類は、空気に限定されない。

図２（ａ）に示すように、検査システムは、空気の流量を所定流量に制御するマスフローコントローラ２００と、空気が流れている場合のニードル弁５の上流側と下流側との差圧（ニードル弁５の圧力損失）を測定する圧力計２０１と、を備える。

また、図２（ｂ）には、ニードル弁５を流れる空気流量とニードル弁５の基準圧力（差圧）とによって特定されるニードル弁５の基準操作量（開度：α％）が示されている。ニードル弁５の基準操作量は、検査システムの制御系のコンピュータ（図示せず）に記憶されているものする。そして、この基準操作量を用いて、個々のニードル弁５の補正量が、出荷前のニードル弁５の製造工程において測定され、適宜の情報記憶媒体（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）に記憶される。

なお、ここでは、検査システムの検査ポイントとして、ｑ１[ＮＬＭ]、ｑ２[ＮＬＭ]、ｑ３[ＮＬＭ]の空気流量が例示され、空気流量ｑ１、ｑ２、ｑ３のそれぞれに対応する基準操作量（開度α１、α２、α３）と、そのときの基準圧力（差圧）Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、図３（ｃ）の如く、テーブル化されている。なお、検査ポイントの数は、これに限定されるものではなく、複数個であればよい。例えば、検査ポイントは、３以上でもいい。

まず、図３に示すように、ニードル弁５の操作量が、所定の空気流量に対応するニードル弁５の基準操作量に設定される（ステップＳ４０１）。なお、以下では、空気流量ｑ１に対応するニードル弁５の基準操作量（開度α１）の場合を例にとり、説明する。

空気流量ｑ１の空気がニードル弁５を流れるように、マスフローコントローラ２００が調整される（ステップＳ４０２）。

この状態で、ニードル弁５の圧力損失が、圧力計２０１を用いて測定され、圧力計２０１の測定値と、ニードル弁５の開度α１に対応する基準圧力Ｐ１と、が比較される。そして、両者の差が、所定範囲内（例えば、±５％内）にあるか否かが判定される（ステップＳ４０３）。

ステップＳ４０３において、圧力計２０１の測定値と基準圧力Ｐ１との差が所定範囲外の場合、次の判定ステップに進み、圧力計２０１の測定値と、基準圧力Ｐ１との大小関係が判定される（ステップＳ４０４）。

ステップ４０４において、圧力計２０１の測定値が、基準圧力Ｐ１よりも大きい場合、ニードル弁５の操作量を所定量β（例えば、開度１％）分、増やすようにして、ニードル弁５の開度が再設定される（ステップＳ４０５）。そして、ステップＳ４０３以降の動作が再び実行される。

逆に、ステップ４０４において、圧力計２０１の測定値が、基準圧力Ｐ１よりも小さい場合、ニードル弁５の操作量を所定量β（例えば、開度１％）分、減らすようにして、ニードル弁５の開度が再設定される（ステップＳ４０６）。そして、ステップＳ４０３以降の動作が再び実行される。

ステップＳ４０３において、圧力計２０１の測定値と基準圧力Ｐ１との差が所定範囲内の場合、このときのニードル弁５の補正量が、情報記憶媒体に記憶される（ステップＳ４０７）。ニードル弁５の補正量としては、情報記憶媒体に、例えば、ステップＳ４０３〜ステップＳ４０６において特定された、ニードル弁５の最終の開度を記憶してもいいし、ステップＳ４０３〜ステップＳ４０６において特定された、ニードル弁５の開度α１からの偏倚量を記憶してもいい。

その後、全ての検査ポイント（本例では、空気流量ｑ１、ｑ２、ｑ３）において、ニードル弁５が検査されたか否かが判定される（ステップＳ４０８）。

例えば、空気流量ｑ２に対応するニードル弁５の検査が行われていない場合、空気流量をｑ１からｑ２に変更した後（ステップＳ４０９）、ステップＳ４０１において、空気流量ｑ２に対応するニードル弁５の基準操作量（開度α２）が設定される。そして、ステップＳ４０２以降の動作が実行される。

一方、全ての検査ポイントにおいて、ニードル弁５が検査された場合、ニードル弁５の検査フローが終了する。

このようにして、製造工程において、ニードル弁５の特性が、個々に測定され、所定流量を流すのに必要な所望の開度が、ニードル弁５の補正量として情報記憶媒体に記憶される。

具体的には、情報記憶媒体は、空気流量が異なる場合（本例では、ｑ＝ｑ１、ｑ＝ｑ２、ｑ＝ｑ３の場合）における、空気流量とニードル弁５の補正量との間の対応関係をそれぞれ記憶する。そして、かかる対応関係から導かれる、空気流量とニードル弁の補正量との相関関数に従って、ニードル弁５の開度がニードル５１の駆動により制御される。

図４は、空気流量とニードル弁の補正量との間の対応関係から導かれる、空気流量とニードル弁の補正量との相関関数の一例を説明するための図である。

上記相関関数は、例えば、図４に例示するように、空気流量とニードル弁５の補正量との間の対応関係同士を直線補間することにより容易に求めることができる。

図４に示す例では、流体流量ゼロとニードル弁５の開度（ゼロ）との間の対応関係を表すデータ３００と、流体流量ｑ１とニードル弁５の開度α１との間の対応関係を表すデータ３０１と、が直線補間され、これにより、相関関数ＦＡが導かれる。すると、この相関関数ＦＡに従って、空気流量ゼロから空気流量ｑ１の間の空気流量において、ニードル弁５の開度を設定できる。

また、流体流量ｑ１とニードル弁５の開度α１との間の対応関係を表すデータ３０１と、流体流量ｑ２とニードル弁５の開度α２との間の対応関係を表すデータ３０２と、が直線補間され、これにより、相関関数ＦＢが導かれる。すると、この相関関数ＦＢに従って、空気流量ｑ１から空気流量ｑ２の間の空気流量において、ニードル弁５の開度を設定できる。

また、流体流量ｑ２とニードル弁５の開度α２との間の対応関係を表すデータ３０２と、流体流量ｑ３とニードル弁５の開度α３との間の対応関係を表すデータ３０３と、が直線補間され、これにより、相関関数ＦＣが導かれる。すると、この相関関数ＦＣに従って、空気流量ｑ２から空気流量ｑ３の間の空気流量において、ニードル弁５の開度を設定できる。

以上により、本実施形態では、ニードル弁５の個体間の特性のばらつきが抑制される。特に、ニードル弁５の機械的な個体差では、ニードル弁５の補正量は、予め設定される基準操作量に対して一定のオフセット値とはならず、ニードル弁５の開度に依存して、基準操作量からプラス側にシフトする可能性もマイナス側にシフトする可能性もあるが、かかる状況でも、ニードル弁５の個体間の特性のばらつきを適切に抑制できる。

本発明は、このような知見に基づいて案出できたものであり、
第１の発明のある形態（aspect）のニードル弁制御システムは、
駆動器と、
駆動器の駆動力が付与されるニードルと、ニードルの先端を挿入する穴が形成されたオリフィスとを備えるニードル弁と、
ニードル弁の開度と流体流量とを対応付けて記憶する情報記憶媒体と、
ニードル弁の開度を制御する制御器と、を備え、
情報記憶媒体は、流体流量が異なる場合における、流体流量とニードル弁の開度との間の対応関係をそれぞれ記憶し、
制御器は、複数の対応関係から導かれる、流体流量とニードル弁の開度との相関関数に従って、ニードル弁の開度を制御する。

これにより、従来に比べ、ニードル弁の開度を精度良く制御できる。

第２の発明のある形態は、第１の発明のある形態のニードル弁制御システムにおいて、情報記憶媒体が、複数の異なる流体流量に対応するニードル弁の基準操作量を記憶し、制御器が、前記基準操作量からの偏倚量に基づいてニードル弁の開度を導いてもよい。

第３の発明のある形態は、第１の発明又は第２の発明のある形態のニードル弁制御システムにおいて、制御器が、複数の対応関係同士を直線補間することにより上記の相関関数を導いてもよい。

第４の発明のある形態は、第１〜第３のいずれかの発明のある形態のニードル弁制御システムにおいて、複数の対応関係のうちの一つが、流体流量がゼロであってもよい。

第５の発明のある形態は、第１〜第４のいずれかの発明のある形態のニードル弁制御システムにおいて、複数の対応関係の数が、少なくとも３以上であってもよい。

第６の発明のある形態は、第１〜第５のいずれかの発明のある形態のニードル弁制御システムにおいて、情報記憶媒体が、不揮発性メモリであり、ニードル弁の製造番号、製造ロットおよび製造時期のうちの少なくとも１つが、更に記憶されていてもよい。

第７の発明のある形態は、第１〜第６のいずれかの発明のある形態のニードル弁制御システムにおいて、情報記憶媒体の補正情報が冗長化されていてもよい。

第８の発明のある形態は、第１〜第７のいずれかの発明のある形態のニードル弁制御システムにおいて、制御器が、ニードル弁の出荷前の検査時、電源投入時、試運転時および発電待機時のうちの少なくともいずれかのとき、複数の対応関係を情報記憶媒体から読み出してもよい。

第９の発明のある形態の燃料電池システムは、水素含有ガス中の一酸化炭素を、酸化剤ガスを用いて除去する一酸化炭素除去器を備える水素生成装置と、水素生成装置からの水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、を備え、第１〜第８のいずれかの発明のある形態のニードル弁制御システムのニードル弁が、酸化剤ガスが前記一酸化炭素除去器に供給される流路上に配されている。
[装置構成]
以下、ニードル弁５の開度を制御するニードル弁制御システムの具体例について説明する。

図５は、実施の形態１のニードル弁制御システムを備える発電装置の一例を示した図である。

なお、ここでは、発電装置１の発電に必要なガスの流量を、ニードル弁５を用いて調整する例が示されている。

図５に示すように、発電装置１は、直流電力を発電する発電器２と、発電器２から給電される直流電力を交流電力に変換するインバータ３と、発電器２の発電に必要なガスを供給するガス供給部４と、備える。

そして、ガス供給部４と発電器２とを連通するガス流路１７に、上記のニードル弁５が配されている。

そこで、ニードル弁制御システム５００は、ニードル弁５の開度を、駆動器５６（図１参照）によるニードル５１の駆動により制御する制御器６と、制御器６及びニードル弁５を接続するケーブル７と、個々のニードル弁５の補正量を記憶する情報記憶媒体８が実装された情報記憶基板１１（以下、「基板１１」と略す）と、を備える。

これにより、ガス供給部４からのガス流量が、ニードル弁５により微量調整される。

情報記憶媒体８は、例えば、ＥＰＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリが例示される。

情報記憶媒体８には、ガス流量が異なる場合における、流体流量とニードル弁５の補正量との間の対応関係（以下、「補正情報」と略す場合がある）がそれぞれ、記憶されている。

また、情報記憶媒体８には、このような補正情報以外に、ニードル弁５の製造番号、製造ロットおよび製造時期のうちの少なくとも一つを記憶してもよい。これにより、ニードル弁５の故障等で個々の識別情報が必要になった際にも、情報記憶媒体８より該当のデータを読み出し内容を確認することができるのでニードル弁５の管理が容易になる。

更に、情報記憶媒体８の補正情報が冗長化されている。例えば、補正情報のデータを３バイト冗長とすると、ノイズ等の影響で１バイトが化けてしまったとしても、残り２バイトが正常に送信できているのであれば、多数決により正常なデータを取得することができる。

また、制御器６に、記憶部（図示せず）を設け、情報記憶媒体８からの補正情報を、この記憶部に記憶させることにより、補正情報の冗長化を図ってもよい。このとき、ニードル弁５の開度制御が行われる際には、常に情報記憶媒体８の補正情報と制御器６の記憶部の補正情報とを照合し、両者間に差異がある場合には、制御器６の記憶部が記憶する補正情報が使用される。これにより、制御器６は、何らかの要因により情報記憶媒体８の補正情報が破壊された場合でも、正確な補正情報に基づいてニードル弁５の開度を制御できる。

このように、制御器６は、情報記憶媒体８の補正情報に基づいて、ニードル弁５の開度の調整する演算処理部（図示せず）と、様々な制御プログラムや設定値等を記憶する記憶部と、制御信号を授受する装置（図示せず）とを備える。演算処理部としては、ＭＰＵ、ＣＰＵが例示される。記憶部としては、ＥＥＰＲＯＭ等の内部メモリが例示される。なお、制御器６は、単独の制御器で構成してもいいし、複数の制御器で構成してもいい。

ここで、ニードル弁５と情報記憶媒体８とは一対一に対応するので、製造工程において、ニードル弁５の補正量が情報記憶媒体８に記憶された後は、ニードル弁５のそれぞれ対応する情報記憶媒体８は、ニードル弁５とセットにして管理される。

つまり、ニードル弁５と情報記憶媒体８は、ニードル弁５用の接続部９と接続部１０においてケーブル７が接続され、ケーブル７はニードル弁５を制御する制御器６にも接続されている。このとき、上記のとおり、ニードル弁５と情報記憶媒体８とは、セットで管理されるので、接続部９にはケーブル７が容易に取り外しできない構造、或いは、両者をセットとして管理し易い構成にする方がよい。

前者の構造は、例えば、接続部９からケーブル７を物理的に取り外し困難なように、接着材等を用いて両者を一体化するとよい。

後者の構成は、例えば、使用者に視覚的に注意喚起を促すような様々なタグを配するとよい。この場合、タグは、ニードル弁５、接続部９、ケーブル７への直接の印字やシール、ニードル弁５、接続部９、ケーブル７への結束バンドの取り付け、等が例示される。本構成では、ニードル弁５と情報記憶媒体８を備えたケーブル７を一体化できるわけではないが、前者の接着剤よりも取り扱いや管理が容易なので、製造工程の管理面においてメリットがある。

なお、制御器６に情報記憶媒体８の機能を持たせ、それにニードル弁５の補正量を書き込むという手段もある。しかし、ニードル弁５とケーブル７と制御器６をセットで管理を行うことは容易ではない。また。メンテナンスにおいて、ニードル弁５の交換に伴い、補正情報が異なるという理由で、故障していない制御器６も同時に交換を行うことはコスト面においても現実的ではない。

また、図５に示すように、情報記憶媒体８は基板１１に実装されている。この場合、情報記憶媒体８を含む基板１１に実装された回路部品がむき出しになると、発電装置１に設けられている駆動器や板金等と回路部品と、が接触し、デッドショート等により回路部品が破壊するおそれがある。よって、ウレタン等の基板コーティング材を用いて基板１１の表面にコーティングを施し、これにより、回路部品を含む基板１１全体を保護する方がよい。なお、このような基板コーティング以外にガラステープや熱収縮性のあるチューブ等で基板１１そのものを覆い、周囲から絶縁させるような構成にしてもよい。

以上のとおり、本実施の形態では、情報記憶媒体８の補正情報は、ガス流量が異なる場合における、ガス流量とニードル弁５の補正量との間の対応関係をそれぞれ含む。よって、制御器６は、情報記憶媒体８の補正情報に基づいて、従来に比べ、ニードル弁５の開度を精度良く制御し得る。
[動作]
次に、ニードル弁制御システム５００によるニードル弁５の開度制御の一例について説明する。

図６は、ニードル弁制御システムによるニードル弁の開度制御の一例を示したフロー図である。

図６に示すように、制御器６に電源が投入された場合（ステップＳ６０１において「ＹＥＳ」の場合）、制御器６が、情報記憶媒体８の補正情報を読み出す（ステップＳ６０２）。

次いで、制御器６は、ステップＳ６０２の補正情報に基づいて、ニードル５１の駆動により、ニードル弁５の開度の補正を行い（ステップＳ６０３）、これにより、ガス供給部４から送られて、ガス流路１７内を流れるガスの流量が、適量に調整される。

なお、本例では、制御器６に電源が投入された場合、制御器６が、情報記憶媒体８の補正情報を読み出す例を述べたが、これに限らない。例えば、ニードル弁制御システム５００（発電装置１）の出荷前の検査時、ニードル弁制御システム５００（発電装置１）の試運転時、或いは、ニードル弁制御システム５００（発電装置１）の発電待機時の何れかの場合、制御器６が、情報記憶媒体８の補正情報を読み出してもよい。
[変形例１]
本実施の形態では、マスフローコントローラ２００を用いて流体の流量を所定流量に保ち、圧力計２０１の測定値（ニードル弁５の圧力損失）に基づいて、ニードル弁５を検査する例を示したが、これに限らない。

例えば、検査システムは、流体流路を流れる流体の圧力を一定に保つレギュレータ（図示せず）と、ニードル弁５を流れる空気の流量を測定する流量計（図示せず）と、を備えてもよい。

これにより、レギュレータを用いて空気の圧力を所定圧に保ち、流量計の測定値（ニードル弁５を流れる流体流量）に基づいて、ニードル弁５を検査できる。
[変形例２]
本実施の形態では、ニードル弁５の開度が、穴５２における流体通過面積率（％）に対応するものとしたが、これに限らず、ニードル５１の変移量（穴５２への押し込み量）に対応するものとしてもよい。
（実施の形態２）
図７は、実施の形態１のニードル弁制御システムを備える燃料電池システムの一例を示した図である。なお、ニードル弁制御システム５００の制御器６、情報記憶媒体８が実装された基板１１およびニードル弁５の構成については、実施の形態１と同じなので、説明を省略する。

図７に示すように、燃料電池システム５０１は、燃料電池１４と、水素生成装置１５とを備える。

水素生成装置１５は、原料ガスを用いて水素含有ガスを生成する。例えば、水素生成装置１５内の改質触媒（図示せず）において、原料ガスが改質反応して、水素含有ガスが生成される。図７には示されていないが、各改質反応において必要となる機器は適宜設けられる。例えば、改質反応が水蒸気改質反応であれば、改質触媒を加熱する燃焼器、水蒸気を生成する蒸発器、及び蒸発器に水を供給する水供給器が設けられる。なお、原料ガスは、メタンを主成分とする、都市で配管を用いて供給される都市ガス、天然ガス、ＬＰＧ等の少なくとも炭素及び水素から構成される有機化合物を含むガスである。

燃料電池１４は、水素生成装置１５より供給される水素含有ガスを用いて発電する。燃料電池１４は、例えば、高分子電解質形燃料電池（ＰＥＦＣ）等を用いることができる。

ここで、原料ガスが改質反応して、水素含有ガスが生成される場合、水素含有ガス中に、一酸化炭素が含まれる。

そこで、本実施の形態では、水素生成装置１５は、水素含有ガス中の一酸化炭素を、酸化剤ガスを用いて除去する一酸化炭素除去器１６を備える。そして、酸化剤ガス供給部５０４と一酸化炭素除去器１６とを連通する酸化剤ガス流路５１７上に、上記のニードル弁５が配されている。

これにより、ニードル弁５を用いて一酸化炭素除去器１６に適量の酸化剤ガスを供給できるので、水素含有ガス中の一酸化炭素は、一酸化炭素除去器１６によって所定濃度以下にまで除去される。その結果、燃料電池１４は、このような水素含有ガスを用いて適切に発電できる。

つまり、酸化剤ガスの流量の調整が狙い通りに行かず、一酸化炭素除去器１６において一酸化炭素が思うように除去されない場合、水素含有ガス中の一酸化炭素によって燃料電池１４に悪影響を及ぼす場合がある。この場合、燃料電池１４から出力される直流電圧の低下につながる恐れがある。

従って、ニードル弁５の開度を精度良く調整する必要があるが、上記のとおり、ニードル弁５の特性は、ニードル弁５の個体差等に左右されるので、ニードル弁５の開度を一律に制御することは難しい。特に、ニードル弁５の機械的な個体差では、ニードル弁５の補正量は、予め設定される基準操作量に対して一定のオフセット値とはならず、ニードル弁５の開度に依存して、基準操作量からプラス側にシフトする可能性もマイナス側にシフトする可能性もある。

そこで、本実施の形態では、情報記憶媒体８の補正情報は、酸化剤ガス流量が異なる場合における、酸化剤ガス流量とニードル弁５の補正量との間の対応関係をそれぞれ含む。よって、制御器６は、情報記憶媒体８の補正情報に基づいて、従来に比べ、ニードル弁５の開度を精度良く制御し得る。

本発明のニードル弁制御システムは、従来に比べ、ニードル弁の開度を精度良く制御できる。よって、本発明は、例えば、発電装置の発電に必要な流体の流量調整に利用できる。

１ 発電装置
２ 発電器
３ インバータ
４ ガス供給部
５ ニードル弁
６ 制御器
７ ケーブル
８ 情報記憶媒体
９ ニードル弁用の接続部
１０ 接続部
１１ 情報記憶基板
１４ 燃料電池
１５ 水素生成装置
１６ 一酸化炭素除去器
１７ ガス流路

Claims (7)

1. 駆動器と、
   前記駆動器の駆動力が付与されるニードルと、前記ニードルの先端を挿入する穴が形成されたオリフィスとを備えるニードル弁と、
   前記ニードル弁の開度と前記流体流量とを対応付けて記憶する情報記憶媒体と、
   前記ニードルの開度を制御する制御器と、
   を備え、
   前記情報記憶媒体は、前記流体流量が異なる場合における、前記流体流量と前記ニードル弁の開度との間の対応関係をそれぞれ記憶すると共に、前記複数の異なる流体流量に対応する前記ニードル弁の基準操作量を記憶し、
   前記制御器は、前記複数の対応関係から導かれる、前記流体流量と前記ニードル弁の開度との相関関数に従って、前記基準操作量からの偏倚量に基づいて前記ニードル弁の開度を導いて、前記ニードル弁の開度を制御するニードル弁制御システム。
2. 前記制御器は、前記複数の対応関係同士を直線補間することにより前記相関関数を導く請求項１に記載のニードル弁制御システム。
3. 前記複数の対応関係のうちの一つは、前記流体流量がゼロである請求項１または２に記載のニードル弁制御システム。
4. 前記複数の対応関係の数は、少なくとも３以上である請求項１−３のいずれかに記載のニードル弁制御システム。
5. 前記情報記憶媒体は、不揮発性メモリであり、前記ニードル弁の製造番号、製造ロットおよび製造時期のうちの少なくとも１つが、更に記憶されている請求項１−４のいずれかに記載のニードル弁制御システム。
6. 前記制御器は、前記ニードル弁の出荷前の検査時、電源投入時、試運転時および発電待機時のうちの少なくともいずれかのとき、前記複数の対応関係を前記情報記憶媒体から読み出す請求項１−５のいずれかに記載のニードル弁制御システム。
7. 水素含有ガス中の一酸化炭素を、酸化剤ガスを用いて除去する一酸化炭素除去器を備える水素生成装置と、
   前記水素生成装置からの水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、を備え、
   請求項１−６のいずれかに記載のニードル弁制御システムのニードル弁が、前記酸化剤ガスが前記一酸化炭素除去器に供給される流路上に配されている燃料電池システム。

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